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隧道盾构掘进过程仿真系统的研究与实现康盛;李菊;华雷赉;李培培【摘要】The tunnel shielding method become more difficult the develop of the city.The geological structure is more complex, Tunnel shielding is not allowed harm substructure and surface, this article introduced method to control the hazard in tunnel shielding.Through VirtualReality technology to simulator geological structure .3) To study in different condition, the tunnel shielding conduce the hazard result.To improve the tunnel shielding technology and avoid hazard .It would be help in tunnel shielding engineering.%随着城市建设的发展,城市地下隧道的掘进越来越复杂,地下层距和相邻距离比较近.有时地面建筑对隧道穿越要求特别高,不允许有隆起或塌陷.把计算机动态仿真技术应用到隧道盾构挖掘过程的仿真实现中,模拟隧道施工过程及相关风险和引起的后果,为风险控制提供辅助决策手段.对于保证隧道施工的顺利进行,提高隧道施工过程的科学化管理水平都具有重要的作用和实用价值.【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2012(034)001【总页数】4页(P31-33,36)【关键词】计算机仿真;虚拟实现;地质土层建模;风险控制【作者】康盛;李菊;华雷赉;李培培【作者单位】上海电气自动化设计研究所有限公司,上海200023;上海市建设工程管理有限公司,上海200031;上海电气自动化设计研究所有限公司,上海200023;上海市建设工程管理有限公司,上海200031【正文语种】中文【中图分类】TP2720 引言目前，城市地下空间的开发和隧道网络的不断完善，使得隧道施工现象大量涌现，盾构法是其施工的核心技术。
8.1普通暗挖法施工三维数值模拟分析8.1.1 有限元模型建立1．启动程序/TITLE，Mechanical analysis on sectional metro tunnel based on mine method ! 确定分析标题/NOPR !菜单过滤设置/PMETH，OFF，0KEYW，PR_SET，1KEYW，PR_STRUC，1 !保留结构分析部分菜单2．单元参数和几何参数定义（1）定义相关几何参数。
Fini iu/cle*set,x1,-12 !以下为面2的几何参数，该面为矩形，最左下角顶点!坐标为x1和y1，矩形的宽度为w1、高为h1。
*set,y1,-12 !所有长度单位为m*set,w1,28.9*set,h1,30.15*set,x2,-25 !面3的几何参数*set,y2,-12*set,w2,13*set,h2,30.15*set,x3,16.9 !面4的几何参数*set,y3,-12*set,w3,13*set,h3,30.15*set,x4,-25 !面5的几何参数*set,y4,-30*set,w4,54.9*set,h4,18*set,th,0.4 !支护结构的厚度*set,length_z,50 !隧道纵向的长度，这里为了简化计算，只是说明应用情况，!取纵向长度为50m，每天开挖5米，10天施工完成。
（3）定义单元类型、实常数、材料属性。
/prep7et,1,mesh200,2 !3-D线单元2节点第1章大型有限元软件ANSYS简介2 et,2,mesh200,6 !3-D面单元4节点et,3,SHELL63 !用于模拟支护结构的壳单元et,4,SOLID45 !用于模拟围岩的三维实体单元r,1,th !壳单元的厚度，单位！定义材料属性mp,ex,1,3.0e10 !支护结构材料属性，弹性模型，单位Pamp,prxy,1,0.2mp,dens,1,2700mp,ex,2,2.5e8 !围岩材料属性mp,prxy,2,0.32 !泊松比，无单位mp,dens,2,2200mp,ex,3,2.5e8 !开挖部分土体的材料属性与围岩材料一样mp,prxy,3,0.32mp,dens,3,2200 !材料密度，单位kg/m3save !保存数据库3．建立几何模型（1）创建隧道支护结构上的关键点。
地铁盾构隧道穿越建筑群的施工三维有限元分析摘要：土体本构模型直接影响到岩土数值分析的精确性。
论文基于修正剑桥模型，对天津地铁盾构隧道下穿某建筑群的施工过程进行了三维弹塑性分析，对上部建筑群的变形及地表沉降进行合理预测并指导施工。
关键词：盾构隧道；修正剑桥模型；有限元分析中图分类号：tu478 文献标识码：a 文章编号：abstract:the accuracy of numerical analysis for the geotechnical egineering is directly affected by the soil constitutive model. based on the modified cambridge model, the 3-d elasto-plastic analysis on thetian jin metro tunnel constrcuton by the shield method under buildings.the deformation of the buildings and the ground settlement are calculated, which can provide reference for the construction. keywords: shield tunnel; modified cambridge model; fem analysis1工程概况天津地铁5号线凌宾路-昌凌路区间隧道采用盾构法施工。
隧道穿越李七庄商业城4层建筑-1和3层建筑-2（局部为4层），两建筑的总长分别为153.7m和105.1m，总宽均为32.5m，两幢建筑间距29m。
经调查这些建筑为框架结构，浅埋条形基础，基础宽1.8m，埋深为2米，基础横向和纵向间距均为8m。
此段隧道埋深约为19.8～18m，两隧道间距为15.1～24.1m，隧道内径为5.5m，管片厚度为0.35m。
隧道台阶法开挖的有限元模拟分析1.力学模型的建立岩体的性质是十分复杂的，在地下岩体的力学分析中，要全面考虑岩体的所有性质几乎是不可能的。
建立岩体力学模型，是将一些影响岩石性质的次要因素略去，抓住问题的主要矛盾，即着眼于岩体的最主要的性质。
在模型中，简化的岩体性质有强度、变形、还有岩体的连续性、各项同性及均匀性等。
考虑岩石的性质和变形特性，以及外界因素的影响，采用的模型有弹性、塑性、弹塑性、粘弹性、粘弹塑性等。
根据对隧道的现场调查及试验结果分析，围岩具有明显的弹塑性性质。
因此，根据隧道的实际情况，考虑岩体的弹塑性性质，在符合真实施工工序和支护措施的基础上，在数值模拟过程中将计算模型简化成弹塑性平面应变问题，采用Drucker—Prager屈服准则来模拟围岩的非线性并且不考虑其体积膨胀，混凝土材料为线弹性且不计其非线性变形。
对地下工程开挖进行分析，一般有两种计算模型：（1）“先开洞，后加载”在加入初始地应力场前，首先将开挖掉的单元从整体刚度矩阵中删除，然后对剩余的单元加入初始地应力场进行有限元计算。
（2）“先加载，后开洞”这种方法是首先在整个计算区域内作用地应力场，然后在开挖边界上施加反转力，经过有限元计算得到所需要的应力、位移等物理量。
两种方法对线弹性分析而言，所得到的应力场是相同的，而位移场是不同的，模型（2）（即：“先加载，后开洞”）更接近实际情况。
在实际地下工程开挖中部分岩体已进入塑性状态，必须用弹塑性有限元进行计算分析，而塑性变形与加载的路径有关，所以模拟计算必须按真实的施工过程进行，即在对地下工程开挖进行弹塑性数值模拟过程中，必须遵循“先加载，后开洞”的原则。
在有限元法中，求解非线性问题最常采用的方法是常刚度初应力法。
对于弹塑性问题，由于塑性变形不可恢复，应力和应变不再是一一对应的关系，即应力状态与加载路径有关，因此应该用增量法求解。
弹塑性应力增量与应变增量之间的关系可近似地表示为}{}]{[}]){[]([}{][}{0σεεεσd d D d D D d D d p ep +=-== （1） 式中，][D —弹性矩阵，][p D —塑性矩阵。
隧道台阶法开挖的有限元模拟分析1.力学模型的建立岩体的性质是十分复杂的，在地下岩体的力学分析中，要全面考虑岩体的所有性质几乎是不可能的。
建立岩体力学模型，是将一些影响岩石性质的次要因素略去，抓住问题的主要矛盾，即着眼于岩体的最主要的性质。
在模型中，简化的岩体性质有强度、变形、还有岩体的连续性、各项同性及均匀性等。
考虑岩石的性质和变形特性，以及外界因素的影响，采用的模型有弹性、塑性、弹塑性、粘弹性、粘弹塑性等。
根据对隧道的现场调查及试验结果分析，围岩具有明显的弹塑性性质。
因此，根据隧道的实际情况，考虑岩体的弹塑性性质，在符合真实施工工序和支护措施的基础上，在数值模拟过程中将计算模型简化成弹塑性平面应变问题，采用Drucker—Prager屈服准则来模拟围岩的非线性并且不考虑其体积膨胀，混凝土材料为线弹性且不计其非线性变形。
对地下工程开挖进行分析，一般有两种计算模型：（1）“先开洞，后加载”在加入初始地应力场前，首先将开挖掉的单元从整体刚度矩阵中删除，然后对剩余的单元加入初始地应力场进行有限元计算。
（2）“先加载，后开洞”这种方法是首先在整个计算区域内作用地应力场，然后在开挖边界上施加反转力，经过有限元计算得到所需要的应力、位移等物理量。
两种方法对线弹性分析而言，所得到的应力场是相同的，而位移场是不同的，模型（2）（即：“先加载，后开洞”）更接近实际情况。
在实际地下工程开挖中部分岩体已进入塑性状态，必须用弹塑性有限元进行计算分析，而塑性变形与加载的路径有关，所以模拟计算必须按真实的施工过程进行，即在对地下工程开挖进行弹塑性数值模拟过程中，必须遵循“先加载，后开洞”的原则。
在有限元法中，求解非线性问题最常采用的方法是常刚度初应力法。
对于弹塑性问题，由于塑性变形不可恢复，应力和应变不再是一一对应的关系，即应力状态与加载路径有关，因此应该用增量法求解。
弹塑性应力增量与应变增量之间的关系可近似地表示为}{}]{[}]){[]([}{][}{0σεεεσd d D d D D d D d p ep +=-== （1） 式中，][D —弹性矩阵，][p D —塑性矩阵。
盾构法隧道等代层参数反演的ansys方法
隧道工程中，代层参数是对地质地形的描述，是隧道地质施工的重要依据。
在盾构施工中，代层参数可以帮助工程师确定掘进工作面的工作条件和防止隧道坍塌等安全问题。
因此，正确地测量和分析代层参数非常重要。
ANSYS是一款强大的工程仿真软件，可以帮助工程师模拟隧道代层参数的反演过程。
通过ANSYS，工程师可以建立一个三维模型，模拟隧道的设计和施工过程，并掌握每个代层参数的变化。
首先，工程师需要利用现有数据建立一个三维的地质模型。
这个模型包括地层、构造、岩性、孔隙率等信息，能够模拟隧道施工地理环境的所有要素。
在这个模型基础上，可进行力学分析、有限元分析等操作，定量测量只能测量特定点位的所有参数。
然后，结合测量数据，利用ANSYS进行数值分析和优化。
ANSYS 能够根据已有的数据，反演出每个代层参数的数值，并根据实际的建构过程，对数值进行反复地调整和优化，以适应现场环境的变化。
最后，工程师可基于ANSYS的分析结果，制定相应的代层参数处理方案，以便更好地指导实际的隧道施工。
ANSYS方法为隧道施工的精细化管理提供了重要支持，可提高施工质量、降低风险，为隧道工程的安全高效完成奠定了坚实的基础。
基于ANSYS的地铁施工三维仿真模拟及分析作者：周可璋周浩卢宁何中联王伟来源：《房地产导刊》2015年第03期【摘要】在地铁施工过程中，由于地质环境具有很强的不确定性和模糊性，以及隧道围岩错综复杂的变化，开挖方式的多样化，导致不能准确地采用一种本构模型对地铁开挖过程进行数值模拟，因此迫切地需要一种方法对地铁隧道的结构安全性和结构在施工过程中的可靠性进行有效的模拟和评价。
本文通过采用大型通用有限元ANSYS软件对地铁隧道开挖进行三维仿真及分析，以此来判断施工方法选择的合理性、围岩的稳定性以及支护参数能否满足设计要求，用来验证施工方案的可行性，为地铁的设计与施工提供参考依据，为工程规划决策者提供依据和指导。
【关键词】城市地铁;开挖施工;仿真模拟;有限元分析目前，在世界各国的城市地铁施工中，由于地质环境具有很强的不确定性和模糊性，隧道围岩错综复杂的变化，开挖方式的多样性，导致不能准确地采用一种本构模型对地铁开挖过程进行数值模拟，因此迫切地需要一种恰当的方法对地铁隧道进行有效的模拟研究。
目前，地铁隧道模拟研究的方法有物理实验方法、工程类比方法和数值模拟方法。
物理实验方法费用高，时间长，工程类比方法由于划分比较粗糙，与实际有时差距较大。
因而，有限元数值分析方法是目前地铁隧道研究的一种非常经济的方法。
本文主要介绍采用大型通用有限元ANSYS软件进行地铁隧道开挖三维仿真分析的全过程，以此来判断施工方法选择的合理性、围岩的稳定性以及支护参数能否满足设计要求。
在地铁施工过程中进行有限元数值模拟分析能够验证施工方案的可行性，为地铁安全稳定的施工进行服务，为工程规划决策者提供依据和指导。
某市地铁工程线路总长度67.62公里，地铁工程估算总投资287.38亿元，采用矿山法暗挖施工的区间37个，采用盾构法施工的区间9个。
本标段设计范围为A站、B站以及与之连接的两条区间隧道工程，起讫里程为DK6+044.469～DK7+355.129，本标段全长1310.66米。
